【产学研视点】力学：数字时代产业变革的隐形基石-数字新媒体与数智经济
题注：力学教授王建省作为中关村数字媒体产业联盟专家，刚刚参加“中关村数字媒体产业联盟第三届第三次会员大会、2025新媒体产业大会暨数智经济百人论坛”，有感于力学与现代科技的融合，撰写此文。
引言
数字技术迭代推动产业形态重构，数字媒体、新媒体产业崛起，数智经济成为经济发展核心引擎。多数人聚焦技术算法的突破，忽视基础学科力学的支撑作用。力学作为研究物质运动规律与相互作用的基础学科，贯穿数字产业全链条。从数字场景构建到信息传播优化，再到智能生产协同，力学原理均是底层支撑。本文从科普视角，拆解力学与数字媒体产业、新媒体产业、数智经济的内在关联，呈现基础学科对数字时代产业变革的核心价值。
一、力学的核心价值与数字时代的契合逻辑
1.1 力学的基础属性与技术支撑本质
力学研究力、运动、能量等核心要素的内在规律，是工程技术的基础学科。其核心价值在于为物质运动的精准预判、可控调控提供理论依据。从经典力学的运动方程到流体力学的流场分析，从固体力学的结构强度计算到动力学的振动控制，力学原理构成技术落地的底层逻辑。数字时代的核心是通过数字技术模拟、优化现实世界，而现实世界的运行遵循力学规律，这使得力学与数字技术天然契合。数字系统对现实场景的复刻、对运动过程的模拟、对结构稳定性的保障，均需以力学原理为支撑，二者形成“现实规律—力学解析—数字复刻”的闭环。
1.2 数字产业对力学应用的核心需求
数字媒体、新媒体与数智经济的发展，对力学应用提出三大核心需求：精准性、实时性、适配性。精准性体现为数字场景对现实运动规律的复刻精度，如虚拟人物动作模拟、数字流体运动呈现需贴合真实力学规律；实时性源于互动场景的即时反馈需求，如新媒体互动产品、虚拟交互场景中，用户操作与系统反馈的衔接需基于实时力学计
算；适配性则指力学原理需适配不同数字场景的特性，如移动端新媒体的轻量化力学计算、工业数智场景的高强度力学分析，需针对场景需求优化力学应用方案。这些需求推动力学与数字技术深度融合，形成新型技术支撑体系。
二、力学与数字媒体产业的深度融合
2.1 数字媒体的技术核心与力学关联维度
数字媒体以数字技术为基础，实现信息的数字化呈现、传播与交互，核心技术涵盖数字建模、渲染、动画制作、虚拟场景构建等。这些技术环节均与力学存在紧密关联，形成多维度支撑关系。数字建模需基于固体力学原理保障模型结构的合理性，避免虚拟结构出现力学逻辑漏洞；渲染过程中，光影传播、材质表现需结合光学力学规律，提升视觉真实感；动画制作的核心是运动模拟，需依托动力学原理实现动作的流畅性与自然性；虚拟场景构建则需融合流体力学、热力学等原理，模拟天气变化、环境交互等自然现象。力学原理为数字媒体突破“虚拟与现实脱节”的瓶颈提供核心支撑。
2.2 力学在数字建模与渲染中的核心应用
数字建模阶段，力学原理主导模型的结构设计与强度校验。虚拟建筑、工业产品等数字模型的构建，需参照固体力学的强度理论，确保模型的承重结构、连接方式符合力学规律，避免出现虚拟场景中结构坍塌等逻辑矛盾。参数化建模技术中，力学约束条件被纳入建模规则，通过设定力学参数控制模型形态，提升建模效率与合理性。渲染环节，力学原理助力提升视觉呈现的真实感。光线传播遵循几何光学规律，渲染引擎通过模拟光线的反射、折射、散射等力学行为，还原不同材质的光影效果；材质渲染则结合材料力学的表面特性理论，模拟金属的刚性、布料的柔性等物理属性，让数字画面更贴近现实。
2.3 动力学支撑数字媒体的互动与沉浸体验
数字媒体的核心竞争力在于互动性与沉浸感，而这两者的实现高度依赖动力学原理。动画制作中，关键帧动画结合动力学仿真，实现人物骨骼运动、物体碰撞、流体流动等自然运动效果。虚拟人物的肢体摆动、衣物飘动，需通过动力学计算模拟肌肉发力、空气阻力等力学作用，让动作更流畅自然；游戏场景中的物体破碎、爆炸效果，依托断裂力学原理，模拟不同材质的破碎过程，提升场景冲击力。虚拟现实（VR）、增强现实（AR）等沉浸式数字媒体产品中，力学仿真实现虚拟与现实的精准交互。用户佩戴VR设备运动时，系统通过力学传感器捕捉运动数据，结合动力学原理调整虚拟场景的反馈，如模拟行走时的地面阻力、物体抓取时的受力反馈，构建“真实感知—力学计算—虚拟反馈”的沉浸闭环。
2.4 力学优化数字媒体的技术效率与体验
力学原理的优化应用，可显著提升数字媒体的技术效率与用户体验。数字媒体制作中，力学仿真算法的优化的能够降低计算成本。复杂场景的力学模拟需大量计算资源，通过简化力学模型、优化算法逻辑，可在保证模拟精度的前提下，减少计算耗时，提升制作效率。用户体验层面，力学原理的精准应用能够解决数字媒体的“违和感”问题。如虚拟场景中物体运动速度、加速度不符合力学规律，会让用户产生疏离感；通过精准的力学计算，调整运动参数，可让虚拟体验更贴近现实认知。同时，针对不同终端设备的性能差异，力学计算可进行分级适配，在移动端实现轻量化力学模拟，保障跨设备体验一致性。
三、力学赋能新媒体产业的创新发展
3.1 新媒体的传播特性与技术依赖
新媒体以互联网、移动终端为传播载体，具有互动性强、传播高效、场景多元等特性，核心形态包括短视频、直播、互动新媒体、移动资讯等。其发展高度依赖技术创新，尤其是交互技术、终端适配技术、传播优化技术的支撑。新媒体的核心需求是提升用户参与度与传播效率，这一需求与力学应用形成精准契合。交互技术需要力学原理支撑用户操作与系统反馈的精准衔接；终端适配技术需结合力学规律优化设备结构与使用体验；传播优化可通过力学分析优化信号传输路径，提升传播稳定性。力学赋能从技术底层推动新媒体产业的创新升级。
3.2 力学在新媒体交互设计中的核心作用
交互设计是新媒体的核心竞争力，力学原理为交互体验的优化提供关键支撑。触摸交互是移动新媒体的主要交互方式，其体验优化需结合力学中的压力传感原理。触摸屏通过压力传感器捕捉用户按压力度、接触面积等数据，结合力学算法调整反馈强度，如按压图标时的震动反馈、不同力度下的功能切换，提升触摸体验的精准性与舒适度。手势交互中，力学原理助力动作识别的准确性。系统通过分析手势运动的轨迹、加速度、角速度等力学参数，精准识别滑动、缩放、旋转等操作，避免误触发，提升交互效率。沉浸式新媒体如互动直播、虚拟直播中，力学仿真实现用户与主播、虚拟场景的实时互动。用户的肢体动作通过力学传感器转化为数字信号，驱动虚拟场景中的元素运动，形成实时反馈，增强参与感。
3.3 移动新媒体场景下的力学适配应用
移动新媒体依托手机、平板等移动终端，其发展需解决终端便携性、使用场景多样性带来的技术挑战，力学原理在终端设计与场景适配中发挥重要作用。终端结构设计层面，固体力学原理保障设备的耐用性与便携性。手机机身的材质选择、结构强度计算、抗震抗摔设计，均需基于固体力学理论，在减轻重量的同时提升结构稳定性；屏幕的抗压、抗弯曲设计，通过力学分析优化材质厚度与结构布局，降低损坏概率。使用场景适配层面，力学原理助力优化不同场景下的使用体验。户外使用时，通过流体力学分析优化设备散热结构，避免高温环境影响性能；移动场景中，结合动力学原理优化屏幕显示角度，通过重力感应调整画面方向，适配不同握持姿势；车载新媒体场景下，力学传感器捕捉车辆运动状态，调整内容呈现方式，避免颠簸导致的视觉模糊。
3.4 力学优化新媒体的传播效率与稳定性
新媒体传播效率与稳定性直接影响用户体验，力学原理通过优化信号传输与设备适配，提升传播质量。信号传输层面，电磁波传播遵循电磁力学规律，通过力学分析优化信号发射天线的结构与布局，提升信号覆盖范围与传输强度；在复杂环境如城市高楼密集区，通过流体力学模拟分析信号传播路径中的障碍物影响，优化信号中继布局，减少信号衰减。设备适配层面，力学原理保障终端在不同环境下的稳定运行。移动终端的天线设计需结合振动力学原理，避免设备运动时的振动影响信号接收；电池续航优化中，通过热力学与流体力学分析优化散热结构，降低电池发热对续航的影响，保障长时间使用稳定性。这些应用从底层提升新媒体传播的可靠性与高效性。
四、力学支撑数智经济的底层逻辑
4.1 数智经济的技术架构与核心需求
数智经济以数据为核心生产要素，以人工智能、大数据、物联网等技术为支撑，实现生产、流通、消费全链条的智能化升级，核心场景包括智能制造、工业互联网、智能物流、智慧城市等。其技术架构分为感知层、网络层、平台层、应用层，各层级均存在力学应用需求。感知层需要力学传感器捕捉运动、压力等物理数据；网络层需通过力学优化保障信号传输稳定；平台层的数据分析需结合力学模型实现精准决策；应用层的智能设备运行依赖力学原理。数智经济的核心需求是提升生产效率、优化资源配置，力学通过支撑各层级技术落地，保障这一需求实现。
4.2 力学在智能制造中的核心应用
智能制造是数智经济的核心场景，力学原理贯穿智能生产全流程，从设备设计到生产过程控制，再到产品质量检测，均发挥关键作用。智能设备设计层面，机器人、数控机床等智能装备的结构设计需基于固体力学、动力学原理，保障设备运行的稳定性与精度。工业机器人的关节设计需通过动力学计算优化运动范围与负载能力，确保精准完成抓取、装配等动作；数控机床的主轴设计需结合振动力学原理，减少高速旋转时的振动，提升加工精度。生产过程控制层面，力学传感器实时采集生产数据，结合力学模型实现精准调控。在冲压、锻造等成型工艺中，传感器捕捉压力、位移等数据，通过力学算法调整工艺参数，保障产品成型质量；在流水线生产中，通过动力学分析优化输送速度，提升生产效率。产品质量检测层面，力学测试技术实现对产品强度、韧性等指标的精准检测，如通过拉伸试验、冲击试验验证产品力学性能，确保产品符合质量标准。
4.3 力学与物联网协同支撑工业互联网
工业互联网是数智经济的重要载体，通过连接工业设备、系统与人员，实现生产要素的全面协同，力学与物联网的协同是其核心支撑。物联网感知层的力学传感器，实时采集工业设备的振动、压力、温度等力学数据，通过网络层传输至平台层。平台层结合力学模型对数据进行分析，实现设备故障预判、维护计划优化。如通过分析设备振动数据，结合振动力学原理识别设备磨损、失衡等问题，提前发出维护预警，减少停机时间。同时，力学原理优化工业互联网的传输与适配能力。工业环境中的振动、冲击会影响设备连接稳定性，通过力学分析优化设备安装结构，提升抗干扰能力；在无线传输场景中，结合电磁力学原理优化天线布局，保障复杂工业环境下的信号传输质量。力学与物联网的协同，实现工业生产的智能化、高效化。
4.4 力学在智能物流与智慧城市中的应用
智能物流是数智经济的重要组成部分，力学原理优化物流全流程效率与安全性。仓储环节，智能货架的设计基于固体力学原理，优化结构承重能力，提升空间利用率；自动化分拣设备的运动控制依赖动力学原理，精准调整分拣速度与力度，避免货物损坏。运输环节，车辆设计结合流体力学原理优化车身造型，减少空气阻力，提升燃油效率；货物固定方案基于力学分析，根据货物重量、形状优化固定方式，避免运输过程中因颠簸导致的货物移位。智慧城市场景中，力学原理支撑基础设施的智能化运行。智能交通系统通过力学传感器捕捉车辆运动数据，结合动力学原理优化交通信号配时，提升通行效率；桥梁、道路等基础设施的健康监测，通过力学传感器采集结构应力、位移等数据，结合固体力学原理预判结构安全状态，保障城市运行安全；智慧水务系统中，流体力学原理用于管网水流模拟，优化供水、排水路径，提升水资源利用效率。
五、力学驱动数字相关产业发展的未来趋势
5.1 力学与数字技术的深度融合方向
未来，力学与数字技术的融合将向精准化、智能化、轻量化方向升级。精准化体现为力学仿真的精度提升，随着算力提升与算法优化，数字场景对现实力学规律的复刻将更精准，如虚拟人体运动模拟可精准还原肌肉、骨骼的力学交互，为数字医疗、虚拟健身等领域提供支撑。智能化表现为力学计算与人工智能的协同，AI算法可自动优化力学模型参数，提升计算效率，如智能识别不同场景的力学需求，自动匹配对应的仿真方案。轻量化则针对移动终端、可穿戴设备等场景，通过优化力学算法与模型，在降低计算资源消耗的同时，保障应用效果，推动力学应用向更多轻量化数字场景延伸。
5.2 产业升级对力学创新的倒逼作用
数字媒体、新媒体与数智经济的持续升级，将倒逼力学学科创新发展。数智经济中的高端智能制造，对高精度力学仿真、微纳尺度力学分析提出需求，推动力学理论与计算方法创新；元宇宙等新型数字媒体场景，需要突破传统力学仿真的边界，实现虚拟与现实力学规律的融合，催生跨学科力学研究；新媒体的个性化交互需求，推动力学传感器的微型化、智能化升级，促进传感力学技术发展。产业升级与力学创新形成良性循环，支撑数字经济高质量发展。
5.3 跨领域协同中的力学价值深化
未来，数字媒体、新媒体与数智经济的边界将逐渐模糊，跨领域协同成为发展趋势，力学的价值将在协同中进一步深化。在“数字媒体+智能制造”场景中，力学仿真实现产品设计的虚拟验证与市场反馈的实时衔接，提升产品研发效率；在“新媒体+智慧城市”场景中，力学与物联网、大数据协同，实现城市运行状态的精准感知与智能调控；在“数智经济+数字医疗”场景中，力学原理支撑虚拟手术模拟、医疗器械研发，推动医疗行业智能化升级。跨领域协同中，力学作为基础支撑学科，将串联起不同产业环节，形成全链条技术支撑体系，为数字时代产业变革提供核心动力。
结语
力学作为基础学科，在数字媒体产业、新媒体产业、数智经济的发展中扮演着隐形基石的角色。从数字场景的精准复刻到新媒体的交互优化，再到数智经济的智能升级，力学原理贯穿始终，为产业创新提供底层支撑。随着数字技术的持续迭代，力学与数字产业的融合将更加深入，其价值将在更多跨领域场景中凸显。认识并发挥力学的核心作用，推动基础学科与数字技术的协同创新，是推动数字相关产业高质量发展、构建数字经济新优势的重要路径。未来，随着力学创新与产业需求的精准对接，必将催生更多新型数字产品与服务，为数字时代注入更强动力。